形状最適設計機能をオールインワンパッケージ Sculptor

主機能

Sculptor4.0の強力な最適化設計機能

パラメトリックなモーフィング形状最適化だけでなく、汎用てきな最適探査・最適化に必要な機能を標準で備えます。

直感的で操作の分かり易いGUIを使った最適化条件の設定

多目的探査（CHEETAH）、単目的（勾配法）、実験計画法（LHS)

探査・計算結果の評価・分析のための可視化機能

多目的探査（CHEETAH)

・ GUIから探査条件を設定・実行
・ 各変形状態をリアルタイムの確認可能

実験計画法

・ 均等なパラメータ割り当てを瞬時に実行
・ 各変形状態をリアルタイムに確認可能

応答曲面法（2設計変数/6設計変数）

・実験計画法の結果から応答曲面を自動描画
・応答曲面上にマウスをかざし形状をリアルタイムに確認可能

最適設計機能「OCC（Optimization Control Center）」

◆Sculptorでの最適設計
-　勾配法によるアルゴリズムの最適化エンジンを標準搭載
-　単目的・局所解の最適システムを実現 （Sculptor & ソルバ)

    Sculptorでの最適設計イメージ

CADへのフィードバック機能　｢Back2CAD (バック・トゥー・キャド)｣　

Back2CADは、従来のメッシュを対象として作成されたASDボリュームによるモーフィングをCADジオメトリにも適用できる機能です。この機能により、最適化設計で得られた新しい形状（メッシュ）に対して行なわれたものと同一の変形をCADジオメトリにも適用することによって、CADシステムへ戻ることなく最適化形状をそのまま設計部門や試作部門へフィードバックすることができます。

 Back2CADロゴ
Back2CADイメージ

▲ Back2CADによるジオメトリモーフィングフロー


※Back2CADは有償オプション機能となります。
<本機能はオプション機能です>

対応CADフォーマット

■入力CADフォーマット
・ACIS, IGES, STEP, Parasolid
■出力CADフォーマット
・ACIS, IGES, STEP, Parasolid

ジオメトリモーフィング

■CADデータの変形だけを行うことも可能です。操作方法はメッシュモーフィングと同じ！

【右図】Back2CADによるジオメトリモーフィングのアニメーション

　　　　＊ParasolidデータをSculptorで読込んでモーフィングを行なっています

    対応CADフォーマットイメージ

Sculptorのメッシュモーフィング技術

メッシュモーフィングとは？

メッシュモーフィングとは解析メッシュ形状を直接変形させる技術です。 Sculptor では解析メッシュデータを、ボリュームメッシュまで直接モーフィングするので、境界条件の再設定やリメッシュは不要です。また、 ASD(Arbitrary Shape Deformation) アルゴリズムにより、高速かつスムーズなメッシュ変形が可能です。 CFD に使われる数百万～数千万メッシュのモデルでもリアルタイムにメッシュモーフィングが可能です。 既存のメッシュモデルの変形対象部位を囲むように ASD ボリュームを定義し、後はマウス操作で簡単にモーフィングできます。また、構造／非構造メッシュ、ヘキサやテトラなど、どのようなメッシュタイプの解析形状もモーフィング可能です。

メッシュモーフィング

◆ ASDボリューム作成機能
-　NURBS ASDボリューム(通常のASD)
-　T-Spline ASDボリューム
-　円筒座標(Cylindrical) ASDボリューム
◆ ASDボリューム編集機能
-　コントロールポイントの移動・回転・拡縮
-　コントロールポイントの挿入・削除
-　外部からのASDボリュームのインポートが可能
-　マウスクリックによる点列面の挿入・削除が可能
-　ユーザ定義座標系
-　任意平面による解析モデルの切り取り表示機能（Cutting Plane）
◆ ASDボリュームコピー機能
-　ミラーコピー機能
◆ ASDボリュームビルダー
◆ ASDボリュームのオーバーラップが可能
◆ コントロールポイントのグループによる変形機能
◆ メッシュ品質チェック機能
◆ FixRegion機能
◆ 形状フィッティング機能（Shrink & wrap)
◆ 部分入出力機能（CaseClip）
◆ 市販最適設計ツールとの接続による最適設計
-　バッチモードにより市販の最適設計ツール
(Isight/VisualDOC/OPTIMUS/modeFRONTIERなど)と簡単に接続
-　多目的最適設計を効率化
（Sculptor & CFD/CAEソルバ & 最適設計ツール)
          ・　多目的最適化
          ・　近似アルゴリズム
          ・　遺伝的アルゴリズム（GA)
          ・　パレート解

メッシュモーフィングイメージ

部分入出力機能（Case Clip)

部分入出力機能 (Case Clip) 機能は、解析メッシュの一部を切り取って読込、変形の各操作を行うものです。取り扱うデータサイズを小さくすることにより、操作性が向上し、データの読み書き時間が短縮することで大規模データのモーフィング定義が効率化されます。
（Fluent,Scryu/Tetra,Star-CCM+の各形式に対応）

 

 部分入出力機能の適用例イメージ

▲ 部分入出力機能の適用例

円筒型ASDボリューム

円筒座標系への対応が可能となり、半径方向、周方向の変形定義が簡単になります。これまで周期境界を有する単翼モデルを取り扱う場合はデカルト座標から r-θ-zの座標値に変換されたデータによりメッシュモーフィングによる羽根形状最適化を行っていました。Sculptor V2では円筒型ASDボリュームを新たに搭載し、ターボ機械の翼形状モーフィング定義を大幅に効率化します。さらにインデューサ羽根やボリュートケーシングの様に360°を超える展開角を有する構造に適用範囲が拡大されます。

 

 円筒座標ASDによるファンモデル翼形状モーフィング事例イメージ

▲ 円筒型ASDによるファンモデル翼形状モーフィング事例

メッシュのスムージング機能を搭載

メッシュモーフィングにより変形されたメッシュの品質改善や、STLなどのサーフェス形状の改善を行うための機能が追加されました。本機能は、オープンソースソフトウェアであり米国サンディア国立研究所で開発されたMesquite (メスキート) を使用するためのGUIとして提供されました。

本機能は、次の2か所で使用することができます。
(1) メッシュ品質確認機能（Element Qualityメニュー）のMesh Smoothingタブ
(2) 最適化・パラスタ機能（Optimization Control Center）のMesquiteタブ

それぞれの設定場所における設定状況を、図1、図2に示します。

メッシュ品質確認機能におけるメッシュスムージング実行状況

▲ 図1： メッシュ品質確認機能におけるメッシュスムージング実行状況

最適化・パラスタ機能（OCC）におけるメッシュスムージング実行状況

▲ 図2： 最適化・パラスタ機能（OCC）におけるメッシュスムージング実行状況

CFDソルバ「scFLOW」メッシュデータ入出力機能を追加

CFDソルバ「scFLOW」で扱う解析メッシュのネイティブ形式（gphファイル または fphファイル）の入出力が新たに可能となりました。Windowメニューから、File → Import Mesh → CFD → scFlow によりファイル選択画面を呼び出します。
併せて、「SCRYU/Tetra」で扱う解析メッシュのネイティブ形式（preファイル）につきまして、最新バージョン（v14）のデータを入出力することが可能となっております。

Import Mesh メニューにおける scFLOW解析メッシュの読込み

▲ 図3： Import Mesh メニューにおける scFLOW解析メッシュの読込み

衝突ソルバ「LS-DYNA」採用のIGAデータ入出力機能を追加

衝突ソルバ LS-DYNA の解析データである keyファイル（拡張子は.key または .k）につきまして、従来は解析メッシュデータを入出力可能としておりましたが、Sculptor 3.9 では、新たにIGA (IsoGeometric Analysis) データを入出力することが可能となりました。

データインターフェースの追加・改善（HDF5形式）

Sculptorの一連の設定を対象の解析メッシュまたはジオメトリとともに保存する「Save」により出力されるmdfデータセットのいくつかのファイルのうち、Optimization Control Center（OCC）での設定データや、ASDボリューム制御点のSuper Plane設定の内容を記述するファイルが、従来のXML形式のアスキーデータ（拡張子は.spm）から、HDF5形式のバイナリデータ（拡張子は.h5）に変更となりました。

Sculptor 3.9 では、V3.8以前のspmファイルを含むmdfデータセットも、問題なく読み込むことが可能です。Sculptor 3.9からの出力の際は、h5ファイルが出力され、V3.8以前のバージョンに読み込むことはできませんので、ご注意ください。

Sculptor Save時の出力ファイル比較(左) V3.8(右) V3.9

▲ 図4： Sculptor Save時の出力ファイル比較　(左) V3.8 (右) V3.9
※記載した製品名は各社の登録商標です。
※本機能は開発中につき、リリース時には仕様が変更される場合がございます。